авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Джайлани Автономные системы электроснабжения фермерских хозяйств Египта с использованием возобновляемых источников

-- [ Страница 2 ] --

Зависимость потребности в топливе для ЖТЭ от нагрузки выражается:

, (17)

где: F - потребность в топливе, л/ч; Ржтэ - мощность ЖТЭ, кВт; - расход, топлива в режиме холостого хода, л/ч; - удельный расход топлива, л/кВт.ч;

Аккумуляторная батарея (АБ) рассматривается как источник. Определение энергии, запасенной в АБ во время зарядки и разрядки:

  1. Во время зарядки, когда выработка электроэнергии от СФЭУ и ВЭУ больше, чем энергия, запасённая в АБ:

, (18)

  1. Во время разрядки, когда общее потребление превышает производство электроэнергии СФЭУ и ВЭУ, электроэнергия АБ определяется следующим образом:

, (19)

где: (t) и (t -1) - электроэнергия в АБ (Вт.ч) при времени t и (t–1), ч; - КПД АБ во время зарядки; - КПД АБ во время разрядки; - коэффициент саморазряда АБ; - выработка электроэнергии от СФЭУ в конце периода t, Вт.ч; - выработка электроэнергии от ВЭУ в конце периода t, Вт.ч; - общее потребление в период t; инв - КПД инвертора; - шаг времени, ч.

Мощность ВЭУ PВЭУ должно быть моделироваться в зависимости от её мощностных характеристик следующим образом:

, (20)

где: v- скорость ветра на высоте флюгера, м/с; v1 - расчетная скорость ветра, м/с; a1, a2, a3, a4, b1, b2, b3 и b4 - константы.

Скорость ветра (v) на высоте (h) (высота ВЭУ на месте испытания) отличается от скорости ветра на (vo) высоте (hо), на которой производились измерения:

, (21)

где: – скорость ветра на высоте ветроагрегата ; - измеряемая скорость ветра на высоте анемометра . m- Для условий континентальной России, Главная Геофизическая Обсерватория им. Воейкова реко­мендует использовать степенной коэффициент m = 0,20.

Для достижения оптимальной конфигурации комбинированных электростанций былa разработанa модель расчета в зависимости от известного научно-технического подхода, определяющегося вероятность дефицита электроснабжения (рис. 1).





















































Рис. 1. Математический алгоритм оптимизация подбора оборудований Комб.ЭС

Метод состоит из следующих процедур расчета:

Общая выработка электроэнергии Комб.ЭС определяется:

E Комб.ЭС (t) = EСФЭУ(t) + Eвэу(t), (22)

Неиспользуемая электроэнергия () определяется следующим образом:

, (23)

где: - исходная электроэнергия инвертора:

, (24)

Дефицит электроснабжения за шаг времени можно рассчитать:

, (25)

Вероятность дефицита электроснабжения () может быть определена отношением:

, (26)

Для анализа Комб.ЭС можно использовать две концепции:

  1. коэффициент обеспеченности электроснабжения потребителей ( ):

, (27)

  1. коэффициент неиспользуемой электроэнергии (:

, (28)

Для данной величины Коб. в течение определенного периода может удовлетворять необходимые требования к надежности энергоснабжения, и оптимальная конфигурация будет получена путем достижения низкой стоимости 1кВт.ч.

Расчет стоимости электроэнергии определяется следующим способом:

, (29)

где: - стоимость электроэнергии, денежных единиц/кВт.ч; - общие годовые капиталовложения, денежных единиц /год;

В третьей главе определено потребление электроэнергии, существующего в домах крестьян в новых сельских районах в Египте, на севере Египта западнее Александрии, Южнее долины и Севернее Сайнайя. Установлено что минимальное потребление автономного сельского дома составляет 2,8 кВт.ч/сутки.

Разработана блок-схема и алгоритм работы комбинированной электростанции (рис. 2)

В зависимости от результатов испытании оборудования, составляющего Комб.ЭС, установлено, что:

  1. При исследовании характеристик СФЭУ в условиях г. Истры было замечено, что как и в других областях России, рабочий ток редко достигает пикового значения. На Истринском ветрополигоне измерения напряжения и тока заряда от фотоэлектрической установки СФЭУ-120-48 проводились в течение большей части светового дня: с 9 утра до 18 часов в течение трёх дней; 10, 12 и 14 июля














Рис.2. Блок-схема и алгоритм работы система электроснабжения автономного потребителя

2009 года, когда большая часть дня была солнечной и также от СФЭУ-360-48 в течение трёх дней; 19, 21 и 23 июля 2009 года (рис. 3). Установлено, что максимальная экспериментальная выработка мощности СФЭУ-120-48 равна 112,5 Вт при токе зарядке 1,94 А.ч, а выработка мощности СФЭУ-360-48 равна 258,9 Вт при токе зарядке 4,48 А.ч.

  1. Зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра (рис. 4):

(30) Ток заряда АБ при-81(30)

Рис. 3. Ток заряда АБ при максимальной солнечной радиации Е~ 700 Вт/м2 (UАБ = 50,80–58 В) Рис. 4. Результаты испытаний ВЭУ УВЭ-700.
  1. Емкость АБ определяется следующим уравнением:

, (31)

  1. Зависимость расхода топлива от мощности ДГ определяется уравнением:

, (32)

  1. Зависимость расхода топлива от мощности БГ определяется уравнением:

, (33)

Оптимизация подбора необходимого оборудования для Комб.ЭС на базе ВИЭ (ветра и солнца) проведена в зависимости от климатических условий для ветрополигоне ВИЭСХ в г. Истра.

При моделировании учитывали несколько вариантов в зависимости от мощности СФЭУ, емкости АБ и изменения высоты ВЭУ (рис. 5, 6, 7). Установлено, что:

  1. Коэффициент обеспеченности электроснабжения Коб увеличивается при увеличении емкости АБ и мощности СФЭУ. при увеличении мощности СФЭУ от 360 Вт до 480 Вт стоимость 1 кВт.ч электроэнергии не изменяется. Минимальная стоимость 1 кВт.ч достигается при емкости АБ 220 А.ч и 400 А.ч, однако Коб гораздо выше. Эти результаты получаются при увеличении высоты ВЭУ до 15 м с увеличением Коб при высоте 15 м. Следовательно, использование АБ емкостью 400 Ач является приемлемым вариантом, хотя при этом Коб не достигает максимального значения.
  2. Стоимость 1 кВт.ч возрастет при увеличении высоты ВЭУ, а при изменении мощности СФЭУ от 360 Вт по 480 Вт не изменяется. При емкости АБ 400 Ач и при увеличении мощности СФЭУ стоимость 1 кВт.ч уменьшается постепенно до минимального значения, затем возрастет. Стоимость 1 кВт.ч при высоте ВЭУ 15 м меньше, чем при высоте ВЭУ 10 м для уровня мощности СФЭУ 240 Вт.
 Влияние увеличения емкости АБ и-88
Рис. 5. Влияние увеличения емкости АБ и мощности СФЭУ на Коб и стоимости 1кВт.ч электроэнергии при использовании УВЭ-700 на высоте 10 м
 Влияние увеличения емкости АБ и-89  Влияние увеличения емкости АБ и-90
Рис. 6. Влияние увеличения емкости АБ и мощности СФЭУ на Коб и стоимости 1кВт.ч электроэнергии при использовании УВЭ-700 на высоте 15 м

 Результаты оптимизации подбора-91

Рис. 7. Результаты оптимизации подбора оборудования Комб.ЭС

при емкости АБ 400 А.ч

Минимальная стоимость 1 кВт.ч имеет место при высоте ВЭУ 10 м.

Таким образом, Комб.ЭС мощностью 1180 Вт, которая состоит из СФЭУ мощностью 480 Вт, АБ емкостью 400 А.ч и ВЭУ мощностью 700 Вт, установленной на высоте 10 м и Комб.ЭС мощностью 1060 Вт, которая состоит из СФЭУ мощностью 360 Вт, АБ емкостью 400 А.ч и ВЭУ мощностью 700 Вт, установленной на высоте 15 м, являются лучшими вариантами с коэффициентами обеспеченности электроснабжения 81% - 85%. для климатических условий места испытания на ветрополигоне ВИЭСХ в г. Истра.

Экспериментальная работа Комб.ЭС на ветрополигоне ВИЭСХ включает:

  1. Исследование работы Комб.ЭС для обеспечения электроснабжения во время отсутствия ветра. Установлено, что выработка энергия от СФЭУ составляет1485 Вт.ч/сутки в летний солнечный день, что покрывает 48% суточной потребности и 1051 Вт.ч/сутки в зимний день, т.е. покрывает 34% суточной потребности. А это значит, что ДГ должен покрывать 52 – 66% суточного электропотребления.
  2. Исследование работы Комб.ЭС для обеспечения электроснабжения во время отсутствия Солнца. Установлено, что Средняя выработка электроэнергия от ВЭУ 1305 Вт.ч/сутки при скорости ветра 7,65 м/с. Максимальная мощность ВЭУ составила 218 Вт. Режим работы системы электроснабжения на основе ВЭУ не может обеспечивать электроснабжение сельского потребителя. выработка электроэнергии от ВЭУ составляет в 1305 Вт.ч/сутки, т.е. покрывает 43 % суточной потребности или 1172,2 Вт.ч/сутки, что покрывает 38 % суточной потребности. Это означает, что ДГ должен покрывать 57– 62% электроэнергии.
  3. Исследование работы Комб.ЭС для обеспечения электроснабжения на основе СФЭУ и ВЭУ. Установлено, что предлагаемая Комб.ЭС мощностью 1060 Вт может обеспечивать электроснабжение при среднегодовой потребности до 1232 кВт.ч/г при Коб= 80%.

Предложена Солнечная установка с концентраторами, солнечного излучения для выработки электричества и тепла (рис. 8). Зависимость расчёта геометрического коэффициента концентрации ():

, (34)

где: R- радиус большей четвертей окружности; r- радиус меньшей четвертей окружности; h- высота приемника.

Высота цилиндрического приемника зависит от отношения R/r, в зависимости от этого определяется геометрический коэффициент концентрации (табл. 1).

Таблица 1

Зависимость h от R/r и расчет геометрического коэффициента концентрации

R/r 3 4 5 6 7 8 9 10
h/r 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
5,3 6,3 7,2 8,2 9,1 10,1 11,1 12,1




Рис. 8. Солнечная установка с концентратором и ход лучей

В четвертой главе приведено технико-экономическое обоснование комбинированной электростанции.

В качестве базы сравнения и оптимизации было принято 2 варианта системы автономного электроснабжения на основе ВИЭ (СФЭУ и ВЭУ) и ЖТЭ (ДГ или БГ). ДГ имеет электростартёр для автоматической работы при управлении от ББП в зависимости от состояния электроснабжения в системы. БГ малой мощности не имеет электростартёра. Результаты технико-экономических расчетов для систем электроснабжения можно сформулировать следующим образом:

  1. При использовании ДГ или БГ в системах электроснабжения Коб составляет 100% и доля ВИЭ в производстве электроэнергии составляет 80% - 83%.
  2. Стоимость 1 кВт.ч для первого варианта (Комб.ЭС -1180 Вт) меньше, чем для второго варианта (Комб.ЭС -1060 Вт) при использовании ДГ и БГ, а для каждого варианта стоимость 1 кВт.ч при использовании ДГ составляет меньшее, чем для ДГ.

Эти варианты показывают высокую эффективность использования ВИЭ с целью экономии жидкого топлива в комбинированной электростанции. Кроме того, на основании результатов расчета выработки электроэнергии можно гибко решать задачу оптимизации состава оборудования Комб.ЭС.

В климатических условиях Египта были приведены примеры перспективных сельскохозяйственных мест для использования Комб.ЭС на основе ВИЭ западнее Александрии, Южнее Долины и Севернее Сайная (рис. 9 и 10), в которых есть проблемы электроснабжения.

Результаты расчетов разработки системы показывают, что для трех сельских районов можно использовать Комб.ЭС средней мощностью 721 Вт, состоящей из СФЭУ 473Вт и ВЭУ 248 Вт, АБ емкостью 281 А.ч. Варианты ДГ и БГ будут использованы для повышения Коб до 100 %.

Установлено что, стоимость 1 кВт.ч электроэнергии составляет в пределах 3,32 до 3,88 /кВт.ч. Южнее Долины стоимость 1 кВт.ч дешевле, чем стоимость 1 кВт.ч Западнее Александрии и Севернее Сайнай благодаря большему участию ВИЭ в производстве электроэнергии, составляющей 99% и низкому участию ЖТЭ, составляющей 1%. При исключении ЖТЭ из системы Коб составляет 99,73% и вероятность дефицита электроснабжения Lдиф. составляет 0,27%. Следовательно, система мало зависит от ЖТЭ для гарантированного электроснабжения сельского потребителя.

 Расчет средних скоростей ветра-97
Рис. 9. Расчет средних скоростей ветра в сельских районах на разных высотах Рис. 10. Солнечная радиация в сельских районах


Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.